O Resumo Apostila 1ºBimestre (1º Ano EM)

Texto de Apoio – Resumo prático do aluno

Introdução a Física

e

Introdução a Mecânica

Conteúdos do 1° Bimestre do 1° Ano do Ensino Médio

Prof. Me. Flávio Benevenuto da Silva Junior

São Paulo – 2023

Introdução a Física

Método cientifico e grandezas físicas:

A palavra física deriva originalmente da palavra grega physiki ou physis que significa natureza, ou seja, “a física é a ciência que estuda e análise os fenômenos da natureza”.

Os primeiros estudos sobre a natureza ocorreram em meados de 384 a.C através de Aristóteles, onde o mesmo realizava análises puramente através da observação. Em suas análises ele constatou que tudo que existia na natureza e em nosso mundo era composto por quatro elementos fundamentais, sendo eles: terra, água, fogo e ar. Desses quatro elementos, Aristóteles os subdividiu em dois grupos, sendo o primeiro grupo para os elementos leves (fogo e ar) e o segundo grupo para os elementos pesados (terra e água). A partir destes grupos, Aristóteles deduzia que todos os objetos compostos e/ou formados por elementos leves tendiam a subir, e todos os objetos compostos e/ou formados por elementos pesados tendiam a descer. Com essa ideia era possível explicar porque a chuva cai, ou porque a chama de uma fogueira sobe e etc. Além disso, Aristóteles também acreditava que os outros astros (planetas, estrelas, Sol, Lua e etc) não eram formados pelos quatro elementos conhecidos, mais sim por um quinto elemento inacessível a humanidade, chamado “éter”. O éter era visto como um elemento perfeito, por isso, como a maioria dos filósofos possuíam grande fascínio pela geometria, eles acreditavam que todos os astros (menos a Terra) eram perfeitamente esféricos, pois na geometria a esfera e vista como uma figura perfeita. Acreditava-se também que a Terra (nosso planeta) era o centro de tudo, e todos os astros a orbitavam (giravam em torno dele). Esta visão de mundo ficou conhecida como geocentrismo e perdurou por cerca de 1200 anos ou mais, sendo vista como a teoria mais aceita e que mais perdurou em toda a história da humanidade.

Ao se passar 1200, já em meados da metade do século XIII, as pessoas começaram a questionar o geocentrismo, pois verificou-se que a orbita de alguns planetas (corpos errantes) não era perfeitamente circular como se previa. Ainda sim ouve um padre chamado Ptolomeu que conseguiu encontrar argumentos para provar que o modelo geocêntrico era verdadeiro, o que levou o geocentrismo a perdurar por mais 250 anos até a chegada de Galileu Galilei. Galileu introduziu o conceito de método cientifico que se baseava na experimentação (realização de experimentos) para se provar alguma teoria, o que fez a filosofia natural criada por Aristóteles se transformar na ciência que conhecemos hoje como física. Após Galileu, outro matemático conhecido como Rene Descartes introduziu o conceito de “Racionalismo Cientifico”, que nada mais do que a criação de um roteiro único de padronização para que o método cientifico possa ser usado para qualquer experimento de qualquer ciência (por exemplo química, biologia, astronomia, geologia e etc).

Após a introdução do método cientifico, houve a necessidade de se padronizar as chamadas grandezas físicas, pois para realização de experimentos é necessário a utilização de materiais que precisaram ser medidos. Portanto grandezas físicas, são propriedades que podemos medir, como por exemplo o tempo, a distância entre dois postes, o comprimento de uma corda e etc. Sentimentos como o amor, tristeza e felicidade não são considerados grandezas físicas, pois não podemos medi-los fisicamente através de balanças, dinamômetros e termômetros pois estes equipamentos não são capazes de medir os nossos sentimentos.

As grandezas físicas podem ser divididas em quatro grupos que podem se correlacionar, sendo os primeiros dois grupos os das grandezas fundamentais (que são definidas por si só) e os das grandezas derivadas (que são definidas em função das grandezas fundamentais). E os outros dois grupos são os das grandezas escalares (que possuem apenas módulo e/ou magnitude) e os das grandezas vetoriais (que possuem módulo, direção e sentido).

Sistema internacional de unidades:

Devido a ocorrência de comercio entre diferentes povos e nações, ouve a necessidade de se padronizar as unidades de medida. Por exemplo: Imagine que você viaje até a Inglaterra e encontre um tecido muito bonito e queira compra-lo, aí você se dirige a uma vendedora e pede a ela três metros de tecido, e a vendedora lhe responde que na Inglaterra o tecido não é vendido em metros, apenas em polegadas. Mas você precisa de três metros de tecido para fazer um vestido, como você irá saber quantas polegadas tem em três metros? Complicado né? Então, para se evitar situações como essa, ouve a criação de um sistema internacional de unidades que segue basicamente os padrões da tabela abaixo.  

[pic 1]

Tabela 1: Unidades fundamentais (extraído de Dal Moro et al. 2015).

Notação Cientifica:

Em física, muitas vezes analisamos valores muito pequenos como 0,00000000000002335, ou muito grandes como a velocidade da luz no vácuo igual á 299 792 458 m/s. Para facilitar o cálculo com estes valores, nós utilizamos a notação cientifica que nada mais é do que representar a quantidade de casa decimais de um numero através do expoente em uma potencia de dez. Vamos ver alguns exemplos:

Considere o número -->  0,0000009

Agora conte o número de zeros após a virgula incluindo a casa do 9 (seis zeros após a vírgula mais a casa do 9, teremos 7 casas).

Isso dará  🡪 9,0 . [pic 2][pic 3] (observe, o expoente “-7” corresponde aos números de casa que a virgula andou).

Para números menores que zero o expoente sempre será negativo, por exemplo:

0,0000009 = 9,0 . [pic 4][pic 5]

Para números maiores que zero o expoente sempre será positivo, por exemplo:

9000000 = 9,0 . [pic 6][pic 7]

Para somar números de mesmo expoente em notação cientifica apenas some os números: